JP3551578B2 - Variable valve train for internal combustion engines - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気弁または排気弁(以下、両者を総称して吸排気弁という。)のリフト量および開閉時期を可変制御する内燃機関の可変動弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の装置としては、例えば特開平6−108810号公報等に示すものが知られている。この装置は、カムシャフトによってカム側プランジャを往復動させることにより作動油をカムリフトに沿って加圧し、かつこの加圧作動油によって吸排気弁を油圧駆動するようにしたものであって、加圧作動油の供給経路に、加圧作動油をアキュムレータに解放する油圧解放弁が設けられている。この解放弁を吸排気弁のリフトの途中で開弁させると、作動油の圧力が低下するので、吸排気弁がバルブスプリングの付勢力によってリフト途中から着座動作に転じるようになっている。つまり、吸排気弁のリフト量が、解放弁の開弁時期によって可変制御できる。また、油圧解放弁を介して排出される高圧の作動油がアキュムレータに導入され、その後、カムリフト量が低下していく際に、アキュムレータから油圧室へ送り戻されるようになるので、アキュムレータに一旦回収されたエネルギがカムの駆動力に付加されるようになり、全体としてエネルギを有効利用できることになる。
【0003】
さらに、この装置には、アキュムレータと並列に油圧ロストモーション手段が設けられている。この油圧ロストモーション手段は、シリンダ内の蓄圧室を縮小する方向にピストンがスプリングで付勢されおり、この畜圧室が上記油圧室と接続されるとともに、蓄圧室と反対側の背圧室がパイロット弁を介して別のアキュムレータに接続されている。パイロット弁の閉弁時には、カムリフト開始により油圧が上昇しても、ピストンの作動が防止されるので、吸排気弁のリフトは、図8に点線で示すカムリフトに沿って行われるが、パイロット弁が開弁されると、ピストンがカムリフト開始と同時に移動し、一定量の作動油が蓄圧室に吸収された後、吸排気弁のリフトが開始されることになる。つまり、同図の実線で示すように、パイロット弁の開弁時には吸排気弁のリフト開始がθだけ遅れるわけである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の構成においては、油圧ロストモーション手段の背圧室へも作動油を導入する必要があり、また、エネルギの回収のため油圧ロストモーションとは別にアキュムレータを設けるなど、油路構成が複雑かつ大きなものとなっている。また、油圧解放弁も電磁弁と主弁体を有し、大きなスペースを占めるものであり、油圧ロストモーション手段と相俟って、エンジンヘッド部の重量が重くなり、騒音や振動等の発生する問題を生じかねない。
【0005】
さらに、パイロット弁の開弁時に一定量の作動油を油圧ロストモーション手段に吸収して吸排気弁のリフト開始を遅延させているため、リフト開始を2通りにしか切り換えることができず、吸排気弁の開弁時期を任意に変更することはできない。
【0006】
本発明の目的は、軽量かつコンパクトな内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の可変動弁装置は、バルブスプリングにより閉方向へ常時付勢された吸気弁または排気弁と、カムシャフトにより駆動され、かつ主油圧室内の作動油を加圧するカム側プランジャと、この加圧された油圧を弁側油圧室で受圧して上記吸気弁または排気弁をリフトさせる弁側プランジャと、上記主油圧室内の油圧を吸気弁または排気弁のリフトの途中で低圧側へ解放させる低圧側油圧解放手段と、上記主油圧室と接続され、かつそのクラッキング圧が上記吸気弁または排気弁の最大リフト時のバルブスプリングの付勢力を弁側プランジャの受圧面積で除した値よりも大きく設定されている第1のアキュムレータと、上記主油圧室と弁側油圧室との間に介装したバルブ手段と、を備えて構成される。
【0008】
上記バルブ手段が閉じている場合、カムリフトの開始により主油圧室内の油圧が上昇しても、作動油が第1のアキュムレータに全て吸収され、吸排気弁のリフトは全く行われないが、バルブ手段を開くと、第1のアキュムレータ内の作動油が全て弁側油圧室へ流入し、吸排気弁が急激なリフトを開始し、それ以降、カムリフトに沿ったリフトが行われる。つまり、バルブ手段の開弁時期を変化させることによって吸排気弁の開弁時期が変化する。
【0009】
請求項2の発明では、上記低圧側油圧解放手段は、摺動可能なプランジャによってアキュムレータ室を画成してなる第2のアキュムレータと、このアキュムレータ室と上記主油圧室とを接続したパイロット圧通路と、上記第2のアキュムレータとは別個に構成され、かつ上記パイロット圧通路を開閉するパイロット弁と、上記プランジャをアキュムレータ室の縮小方向へ付勢し、かつ上記パイロット弁を介して主油圧室から導入される油圧によって上記アキュムレータが変位するように、その付勢力が設定されてなるアキュムレータスプリングと、上記アキュムレータのプランジャが変位した状態で開路して、上記主油圧室とアキュムレータ室とを連通する油圧解放通路と、から構成されている。
【0010】
吸排気弁のリフトの途中でパイロット弁が開弁すると、主油圧室内の油圧が低圧状態にある第2のアキュムレータに解放されるので、吸排気弁は着座動作に転じる。アキュムレータ室に流入した高圧の作動油は、アキュムレータスプリングを変位させてアキュムレータ内に蓄圧されるので、その後、カムのリフトが低下していく際に、アキュムレータ室から油圧室内へ作動油が押し戻される。これにより、エネルギの回収が図れる。アキュムレータのピストンが変位している状態では、油圧解放通路は十分に大きな通路開口面積でアキュムレータ室に連通し、かつその通路中には逆止弁を具備していないので、油圧室とアキュムレータ室との間での作動油の往復の伴うエネルギロスは小さい。
【0011】
請求項3の発明では、上記主油圧室と弁側油圧室とを上記バルブ手段を介して接続し、かつ上記弁側油圧室の底面に開口する第1の通路と、上記主油圧室と弁側油圧室とを直接接続し、かつ上記弁側油圧室の底部周面に開口する第2の通路と、上記第1の通路のバルブ手段と弁側油圧室との間からオリフィスを介して分岐するドレン通路とを設けている。
【0012】
吸排気弁のリフト開始時には、第1の通路から弁側油圧室に作動油が供給され、弁側プランジャの変位が開始されるが、このプランジャがある程度変位すると、第2の通路からも作動油が供給されるので、バルブ手段の開弁は瞬時であってもよい。また、第2の通路は吸排気弁の着座直前に弁側プランジャによって閉塞され、それ以降、弁側油圧室内の作動油はオリフィスとドレン通路を通して排出されるので、吸排気弁の着座が緩やかに行われる。
【0013】
請求項4の発明では、上記第1の通路の主油圧室とバルブ手段との間に、主油圧室からバルブ手段側への作動油の流入のみを許す逆止弁を介装している。
【0014】
弁側油圧室から主油圧室に作動油が戻される際、第1の通路が逆止弁によって閉塞され、オリフィスのみを通して作動油がドレン通路へと排出される。これにより、吸排気弁の着座時に必ずダンピング作用が生じるので、バルブ手段の閉時期制御が容易になる。
【0015】
請求項5の発明では、上記吸気弁または排気弁を同一気筒に複数個配設するとともに、上記カム側プランジャを同一気筒に1個配設し、上記主油圧室と各弁側油圧室とを接続する通路のそれぞれに上記バルブ手段を介装している。
【0016】
上記各バルブ手段の開弁時期をずらせると、同一気筒内の複数の吸排気弁間にリフト差を生じさせることができるので、例えば、吸気弁側にこの装置を適用した場合、機関の低回転時に吸気スワールが発生し、ガス流動が活発化し、吸気弁の低リフト制御時の燃焼悪化を防止することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0018】
図1と図2は、この発明の第1実施例を示す内燃機関要部の断面図であって、シリンダヘッド1に吸気弁2が摺動可能に2個装着されているとともに、2個のバルブスプリング3によってそれぞれ閉方向へ常時付勢されている。シリンダヘッド1の上面側には、リフト制御ユニットのハウジング4が重ねて配置されており、このハウジング4の下面側には、シリンダ5が2個装着されている。そして、これらシリンダ5内に弁側プランジャ6がそれぞれ摺動可能に嵌合している。これら弁側プランジャ6の先端は、吸気弁2のステムエンドに当接し、該プランジャ6が油圧により移動することで吸気弁2をそれぞれ押し開くようになっている。尚、弁側プランジャ6の先端にはテーパー部60が形成されている。
【0019】
また、上記ハウジング4の上面側にはシリンダ7が装着されており、該シリンダ7内にカム側プランジャ8が摺動可能に配置されている。このカム側プランジャ8は、シリンダ7内に収納したスプリング9によって上方へ付勢されている。シリンダ7内の主油圧室10は、第1,第2の通路11,12を介して左右のシリンダ5内の弁側油圧室とそれぞれ連通されている。これら通路11,12は、それぞれ途中で二つに分岐して弁側油圧室の底面と底部周面に開口している。第1の通路11には、バルブ手段としてのパイロット弁13が主油圧室10と分岐箇所の間に介装されている。さらに、オリフィス14を備えたドレン通路15が第1の通路11の分岐箇所に接続されており、該ドレン通路15を介して弁側油圧室がオイルパン42に解放されている。尚、ドレン通路15の先端部はオイルパン42の底部にまで延在しており、エアの吸い込みがないようにしてある。
【0020】
つまり、カム側プランジャ8は、内燃機関のクランク軸(図示せず)に同期して回転するカムシャフト16のカム17に、ロッカアーム18を介して駆動されるようになっており、カムシャフト16が回転することにより往復動し、主油圧室10内の作動油を加圧する。そして、この加圧油圧が第1,第2の通路11,12を通して各シリンダ5内に導入され、各弁側プランジャ6が吸気弁2のリフト方向へ押圧されるようになっている。
【0021】
上記パイロット弁13は、この実施例では、通電の有無により開閉動作するON,OFF型の電磁弁にて構成されている。すなわち、このパイロット弁13は、図3に示すように、摺動可能に支持されたニードル状の弁体19を有し、この弁体19がスプリング20により常時閉弁方向へ付勢されているとともに、開弁方向へ弁体19を付勢するようにソレノイド21が設けられている。このパイロット弁13は、第1の通路11の弁側油圧室側の部分が弁体19の側面に向かって開口し、かつ主油圧室10側の部分が弁体19の先端へ向かって開口するように設置してある。
【0022】
上記弁体19は、主油圧室10からの油圧によって開弁方向へ押圧力を受けるが、これに対抗するように、スプリング20の付勢力によって着座方向へ押圧されている。このスプリング20の付勢力は、常に主油圧室10からの油圧によるリフト方向への押圧力を上回るように設定されており、ソレノイド21の通電停止時に弁体19が着座状態に確実に保持される。そして、ソレノイド21に通電すると、磁力により弁体19がリフト方向へ吸引され、スプリング20の付勢力を上回って弁体19がリフトするようになっている。
【0023】
また、上記主油圧室10には、吸気弁2の開弁時期を運転条件等に応じて可変制御するために、第1のアキュムレータ22が接続されている。このアキュムレータ22は、シリンダ23内に摺動可能に配置されたプランジャ24を有し、このプランジャ24がアキュムレータ室の縮小方向にアキュムレータスプリング25によって付勢されている。このアキュムレータスプリング25が収納されている背圧室26は、連通孔27を介して大気解放されている。このアキュムレータ22は、クラッキング圧(プランジャ24の無変位時のアキュムレータスプリング25の付勢力をプランジャ24の受圧面積で除した値)を、吸気弁2の最大リフト時のバルブスプリング3の付勢力を弁側プランジャ6の受圧面積で除した値よりも大きく設定してある。
【0024】
上記主油圧室10には、逆止弁28を介して作動油供給通路29から作動油が供給されるようになっており、この作動油供給通路29は、図示せぬオイルポンプの吐出側へ連通している。尚、この作動油供給系統は機関潤滑系統と一体となっており、作動油として機関潤滑油が利用されるとともに、機関出力にて機械駆動される潤滑用のオイルポンプがそのまま兼用される。
【0025】
また、上記ハウジング4には、吸気弁2のリフト量および閉弁時期を運転条件等に応じて可変制御するために、解放弁として機能する第2のアキュムレータ30と、このアキュムレータ30にパイロット圧を供給するパイロット弁31とが配設されている。第2のアキュムレータ30は、シリンダ32内に摺動可能に配置されたプランジャ33を有し、このプランジャ33によってアキュムレータ室34が画成されている。プランジャ33は、アキュムレータ室34が縮小する方向にアキュムレータスプリング35によって付勢されている。このアキュムレータスプリング35が収納されている背圧室36は、連通孔37を介して大気解放されている。
【0026】
上記第2のアキュムレータ30には、主油圧室10から油圧解放通路38が接続されている。この油圧解放通路38の先端は、プランジャ33の外周面に向けて開口しており、プランジャ33が変位していない状態では該プランジャ33によって閉塞されるとともに、プランジャ33が変位すると、アキュムレータ室34と連通するようになっている。プランジャ33は、アキュムレータ室34側にテーパ部33aを有し、アキュムレータスプリング35の付勢力を受けて該テーパ部33aがシリンダ32のテーパ面に圧接することによって、油圧解放通路38の閉時シールがなされている。
【0027】
また上記アキュムレータ室34には、オリフィス39を介してドレン通路40が接続されており、該ドレン通路40を介してアキュムレータ室34がオイルパン41に解放されている。尚、オリフィス39の径は、高圧の作動油がプランジャ33の無変位時にアキュムレータ室34へ漏出しても、アキュムレータ室34内の油圧がプランジャ33のクラッキング圧とならない程度のできるだけ小さい値に設定されている。また、ドレン通路40の先端部はオイルパン41の底部にまで延在しており、エアの吸い込みがないようにしてある。上記ドレン通路40より、例えばプランジャ33とシリンダ32との接触面を通して油圧解放通路38から作動油が多少漏洩したとしても、アキュムレータ室34内が確実に低圧状態に保たれる。
【0028】
一方、上記パイロット弁31も、第1の通路11に設置したものと同様、通電の有無により開閉動作するON,OFF型の電磁弁にて構成されている。すなわち、このパイロット弁31は、摺動可能に支持されたニードル状の弁体43を有し、この弁体43がスプリングにより常時閉弁方向へ付勢されているとともに、開弁方向へ弁体43を付勢するようにソレノイド44が設けられている。このパイロット弁31は、主油圧室10とアキュムレータ室43とを接続したパイロット圧通路45を開閉している。特に、主油圧室10からの高い油圧が上記弁体43に対し開弁方向へ作用することのないように、パイロット圧通路45の主油圧室10側部分が弁体43の側面に向かって開口し、かつアキュムレータ室34側の部分が弁体43の先端へ向かって開口している。従って、カムリフトの立ち上がり時に主油圧室10内で高いサージ圧が発生したとしても、その影響によってパイロット弁31が開弁するようなことがない。
【0029】
上記弁体43は、アキュムレータ室34内の油圧によって開弁方向へ押圧力を受けるが、これに対抗するように、スプリング44の付勢力によって着座方向へ押圧されている。このスプリングの付勢力は、常にアキュムレータ室34の油圧によるリフト方向への押圧力を上回るように設定されており、ソレノイド44の通電停止時に弁体43が着座状態に確実に保持される。そして、ソレノイド44に通電すると、磁力により弁体43がリフト方向へ吸引され、スプリングの付勢力を上回って弁体43がリフトするようになっている。すなわち、この実施例では、第2のアキュムレータ30、油圧解放通路38及びパイロット圧通路45によって低圧側油圧解放手段を構成してある。
【0030】
尚、この実施例では、可変動弁装置を各気筒の吸気弁側に1組ずつ設置してある。また、2つのパイロット弁13,31は、図示せぬコントローラによって開閉制御されるようになっている。
【0031】
次に、上記実施例の作用を説明する。この装置では、吸気弁2の開弁時期を変化させる場合、カム17のリフト開始に際し、予めパイロット弁13が閉じた状態になっている。カム17のリフトに伴ってカム側プランジャ8が押圧されると、主油圧室10内の油圧が上昇し第1のアキュムレータ22のクラッキング圧を越えるので、このアキュムレータ22のプランジャ24が変位し、主油圧室10内の油圧がここに解放される。ここでパイロット弁13を開弁させると、第1のアキュムレータ22内の作動油が全て弁側油圧室へ流入して、弁側プランジャ6が押し下げられ、吸気弁2のリフトが開始される。それ以降、吸気弁2のリフトはカムリフトに沿って行われる。つまり、パイロット弁13の開弁時期を変化させることによって吸排気弁2の開弁時期が変化する。図7はこの装置のリフト特性を示しており、パイロット弁13の開弁時に第1のアキュムレータ22内の作動油が全て弁側油圧室へ流入するため、従来の装置に較べて立ち上がりが急激で、リフト量の低下が全くない。なお、パイロット弁13を最初から開弁させたままにしておくと、加圧作動油がクランキング圧の低い弁側油圧室に全て流入するので、吸気弁2のリフトはカムリフトに沿って行われる。
【0032】
ところで、吸気弁2のリフトの途中でパイロット弁31のソレノイド44へ通電を行うと、パイロット弁31が開弁し、主油圧室10内の油圧がパイロット圧通路45を通して第2のアキュムレータ30のアキュムレータ室34へパイロット圧として導入される。このパイロット圧が導入された状態では、アキュムレータ室34内の油圧による押圧力がアキュムレータスプリング35による付勢力を上回るようにばね力や受圧面積が設定されているので、プランジャ33がアキュムレータスプリング35を押し縮めながらその上方へ変位する。これによって、油圧解放通路38が開路する。つまり、油圧解放通路38の先端とアキュムレータ室34とが連通状態となり、主油圧室10内の油圧が、低圧状態にあるアキュムレータ室34へ解放される。従って、吸気弁2はリフト途中で着座動作に転じる。ここで、上記プランジャ33は、アキュムレータ30として必要な容量を確保するために、比較的大きなものとなるので、プランジャ33が変位した状態での油圧解放通路38の通路開口面積は十分に大きく確保できる。従って、主油圧室10からアキュムレータ室34へ作動油が移動する際のエネルギロスは非常に小さい。
【0033】
その後、カム17のリフトが徐々に減少方向へ向かうと、アキュムレータ室34内に蓄えられていた作動油が油圧解放通路38を通して主油圧室10内に押し戻される。この油圧エネルギは、カムシャフト16の回転に寄与し、これによってエネルギが回収されることになる。このように、第2のアキュムレータ30のアキュムレータ室34から主油圧室10へ作動油が戻る際に、その経路中に逆止弁が介在していないため、エネルギロスは非常に小さくなる。
【0034】
ところで、弁側油圧室は第1,第2の通路11,12を介して主油圧室10に連通してあるので、カムリフト開始時には第1の通路11から作動油が供給されるが、弁側プランジャ6がある程度変位すると、第2の通路12からも作動油の供給が行われる。従って、パイロット弁13を瞬間的に開弁させて弁側油圧室にパイロット圧を供給するだけでよい。また、吸気弁2の着座の直前には、第2の通路12のシリンダ5への開口が弁側プランジャ6によって閉塞され、かつパイロット弁13もすでに閉じた状態になっているため、弁側油圧室内の作動油はオリフィス14、ドレン通路15を通してオイルパン42に排出され、吸気弁2の着座が緩やかに行われる。その際、第2の通路12の開口が弁側プランジャ6のテーパー部60によって徐々に絞られていき、弁側プランジャ6を徐々に減速させる可変オリフィスとして機能する。
【0035】
また、第2のアキュムレータ30のプランジャ33が無変位の状態で、例えばシリンダ32との接触面を通して油圧解放通路38からアキュムレータ室34へ作動油が多少漏洩したとしても、漏洩した作動油は、オリフィス39、ドレン通路40を通してオイルパン41へ排出されるので、アキュムレータ室34内が確実に低圧状態に保たれる。つまり、アキュムレータ30のプランジャ33がアキュムレータ室34への作動油の漏洩によって誤作動する虞れはない。
【0036】
このように、上記実施例によれば、吸気弁2のリフト立ち上がりが従来のものよりも早く、開弁時期を遅らせても、リフト量が全く低下しないので、機関のポンプロスが低減され、燃費が向上する。
【0037】
さらに、主油圧室10と第2のアキュムレータ30のアキュムレータ室34との間で作動油が往復移動するに際して、エネルギロスを非常に小さくでき、それだけ内燃機関の燃料消費率を向上させることができる。また、パイロット弁31はこのアキュムレータ30とは別個に構成されており、比較的通路面積の小さなパイロット圧通路45を開閉するに過ぎないので、応答性が悪化するようなことはない。
【0038】
図4と図5は、左右の吸気弁2の開弁時期を別々に変えられるようにした第2実施例を示している。
【0039】
この実施例では、第1の通路11の分岐部分11a,11bのそれぞれにパイロット弁50を設けるとともに、左右のシリンダ5a,5bの底部に、オリフィス51を備えたドレン通路52を接続し、これらシリンダ5a,5b内の作動油をオイルパン53a,53bにそれぞれ解放するようにしてある。その他の点については、第1実施例と基本的に同一の構成を有している。
【0040】
このようにすると、左右のパイロット弁50a,50bの開弁時期をずらせることで、左右の吸気弁2a,2b間にリフト差を生じさせることができる。このため、機関の低回転時において吸気スワールを発生させることができ、ガス流動が活発化し、吸気弁の低リフト制御時の燃焼悪化を防止することができる。
【0041】
図6は、パイロット弁13に逆止弁54を直列に設けた第3実施例を示している。
【0042】
この実施例では、第1の通路11のパイロット弁13と主油圧室10の間に、主油圧室10からパイロット弁13側への作動油の流入を許す逆止弁54を設置してある。その他の点については、第1実施例と基本的に同一の構成を有している。
【0043】
すなわち、上述した図1の実施例では、パイロット弁13の閉弁動作を非常に短い時間で行う必要があるが、このように逆止弁54を設けると、吸気弁2の着座直前に、作動油が第1の通路11内に閉じ込められて自然にダンピング作用を生じるため、パイロット弁13の閉弁時期制御が楽になる。従って、パイロット弁13をカム17のリフトが終了した時点で閉弁させるようにしてもよい。
【0044】
尚、2つのパイロット弁13,31は、単に第1,第2のアキュムレータ22,30にパイロット圧をパルス的に与えることができれば良く、上記各実施例に示したような電磁式の構成に限定されるものではない。
【0045】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項1に係る内燃機関の可変動弁装置においては、第1のアキュムレータの背圧室に作動油を導入する必要がなく、エネルギの回収のためアキュムレータを別に設ける必要もないので、油路構成が簡単になるばかりでなく、低圧側油圧解放手段はアキュムレータやパイロット弁などで単単に構成できるので、エンジンヘッド部の重量が軽減され、騒音や振動等の発生を防止することもできる。
【0046】
さらに、バルブ手段の開弁時に作動油が第1のアキュムレータから弁側油圧室に流入して吸排気弁のリフトを開始させるので、吸排気弁の開弁時期を任意に変更することができる。また、吸気弁のリフト立ち上がりが早く、開弁時期を遅らせても、リフト量が全く低下しないので、機関のポンプロスが低減され、燃費の向上を図ることができる。
【0047】
また、請求項2のようにな低圧側油圧解放手段を設けると、第2のアキュムレータのピストンが変位している状態では、油圧解放通路は十分に大きな通路開口面積でアキュムレータ室に連通し、かつその通路中には逆止弁を具備していないので、油圧室とアキュムレータ室との間での作動油の往復の伴うエネルギロスを小さくすることができる。
【0048】
また、請求項3のような通路構成にすると、第2の通路が吸排気弁の着座直前に弁側プランジャによって閉塞され、それ以降、弁側油圧室内の作動油はオリフィスとドレン通路を通して排出されるので、吸排気弁の着座が緩やかに行われる。
【0049】
また、請求項4のような逆止弁を設けると、吸気弁の着座直前に作動油が第1の通路内に閉じ込められてダンピング作用を生じるため、パイロット弁の閉弁時期制御が楽になり、制御回路が安価に構成できる。
【0050】
また、請求項5のような構成にすると、バルブ手段の開弁時期をずらすことで、同一気筒内の複数の吸排気弁間にリフト差を生じさせることができる。従って、吸気弁側にこの可変動弁装置を適用した場合、機関の低回転時に吸気スワールを強化でき、ガス流動が活発化し、吸気弁の低リフト制御時の燃焼悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る可変動弁装置を示す断面図。
【図2】可変動弁装置の第1実施例を示す図で、図1のA−A線断面図。
【図3】図1のパイロット弁を拡大して示す図。
【図4】図1と対応する第2実施例を示す断面図。
【図5】図2と対応する第2実施例を示す図。
【図6】図1と対応する第3実施例を示す図。
【図7】本発明のリフト特性を示す図。
【図8】従来従来例のリフト特性を示す図。
【符号の説明】
2…吸気弁
3…バルブスプリング
6…弁側プランジャ
8…カム側プランジャ
10…主油圧室
13…パイロット弁
22…第1のアキュムレータ
30…第2のアキュムレータ
31…パイロット弁
38…油圧解放通路
45…パイロット圧通路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve apparatus for an internal combustion engine that variably controls a lift amount and an opening / closing timing of an intake valve or an exhaust valve (hereinafter, both are generally referred to as intake and exhaust valves) of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
As this type of apparatus, for example, an apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-108810 is known. This device presses hydraulic oil along a cam lift by reciprocating a cam-side plunger with a camshaft, and hydraulically drives an intake / exhaust valve with the pressurized hydraulic oil. A hydraulic release valve for releasing pressurized hydraulic oil to the accumulator is provided in the hydraulic oil supply path. If the release valve is opened in the middle of the lift of the intake / exhaust valve, the pressure of the hydraulic oil decreases, so that the intake / exhaust valve switches to the seating operation from the middle of the lift by the urging force of the valve spring. That is, the lift amount of the intake / exhaust valve can be variably controlled by the opening timing of the release valve. In addition, the high-pressure hydraulic oil discharged through the hydraulic release valve is introduced into the accumulator, and is then returned to the hydraulic chamber from the accumulator when the cam lift decreases. The applied energy is added to the driving force of the cam, and the energy can be effectively used as a whole.
[0003]
Further, this device is provided with a hydraulic lost motion means in parallel with the accumulator. In this hydraulic lost motion means, a piston is urged by a spring in a direction to reduce the accumulator in the cylinder, and this accumulator is connected to the hydraulic chamber, and a back pressure chamber opposite to the accumulator is connected to the hydraulic chamber. It is connected to another accumulator via a pilot valve. When the pilot valve is closed, even if the hydraulic pressure rises due to the start of the cam lift, the operation of the piston is prevented. Therefore, the lift of the intake / exhaust valve is performed along the cam lift indicated by the dotted line in FIG. When the valve is opened, the piston moves at the same time as the start of the cam lift, and after a certain amount of hydraulic oil is absorbed in the accumulator, the lift of the intake and exhaust valves is started. That is, as shown by the solid line in FIG. 3, when the pilot valve is opened, the start of the lift of the intake / exhaust valve is delayed by θ.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional configuration, it is necessary to introduce hydraulic oil also to the back pressure chamber of the hydraulic lost motion means, and to provide an accumulator separately from the hydraulic lost motion for energy recovery, such as an oil passage. The configuration is complex and large. The hydraulic release valve also has a solenoid valve and a main valve body and occupies a large space, and together with the hydraulic lost motion means, the weight of the engine head becomes heavy, and noise and vibration are generated. Can cause problems.
[0005]
Further, when the pilot valve is opened, a certain amount of hydraulic oil is absorbed by the hydraulic lost motion means to delay the start of lift of the intake / exhaust valve, so that the lift start can be switched only in two ways. The valve opening time cannot be arbitrarily changed.
[0006]
An object of the present invention is to provide a lightweight and compact variable valve operating device for an internal combustion engine.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A variable valve apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an intake valve or an exhaust valve constantly urged in a closing direction by a valve spring, a cam-side plunger driven by a camshaft and pressurizing hydraulic oil in a main hydraulic chamber. A valve-side plunger that receives the pressurized oil pressure in the valve-side hydraulic chamber and lifts the intake valve or the exhaust valve, and reduces the oil pressure in the main hydraulic chamber to the low-pressure side during the lift of the intake valve or the exhaust valve. A value obtained by dividing the biasing force of the valve spring at the time of the maximum lift of the intake valve or the exhaust valve by the pressure receiving area of the valve side plunger. A first accumulator that is set to be larger than the first accumulator, and valve means interposed between the main hydraulic chamber and the valve-side hydraulic chamber.
[0008]
When the valve means is closed, even if the hydraulic pressure in the main hydraulic chamber rises due to the start of the cam lift, the hydraulic oil is all absorbed by the first accumulator and the intake and exhaust valves are not lifted at all. Is opened, all the hydraulic oil in the first accumulator flows into the valve side hydraulic chamber, the intake / exhaust valve starts abrupt lift, and thereafter, the lift along the cam lift is performed. That is, by changing the valve opening timing of the valve means, the valve opening timing of the intake / exhaust valve changes.
[0009]
According to the second aspect of the present invention, the low-pressure-side hydraulic pressure releasing means includes a second accumulator in which an accumulator chamber is defined by a slidable plunger, and a pilot pressure passage connecting the accumulator chamber and the main hydraulic chamber. A pilot valve that is configured separately from the second accumulator, and that opens and closes the pilot pressure passage; and urges the plunger in a direction in which the accumulator chamber is reduced, and from the main hydraulic chamber via the pilot valve. An accumulator spring whose biasing force is set so that the accumulator is displaced by the introduced oil pressure, and a hydraulic pressure that opens the circuit with the plunger of the accumulator displaced and communicates the main hydraulic chamber and the accumulator chamber. And a release passage.
[0010]
When the pilot valve is opened during the lift of the intake / exhaust valve, the hydraulic pressure in the main hydraulic chamber is released to the second accumulator in a low pressure state, so that the intake / exhaust valve switches to the seating operation. The high-pressure hydraulic oil that has flowed into the accumulator chamber displaces the accumulator spring and is accumulated in the accumulator. Therefore, when the lift of the cam decreases, the hydraulic oil is pushed back from the accumulator chamber into the hydraulic chamber. Thereby, energy can be recovered. In a state where the piston of the accumulator is displaced, the hydraulic pressure release passage communicates with the accumulator chamber with a sufficiently large passage opening area and does not have a check valve in the passage, so that the hydraulic chamber and the accumulator chamber are The energy loss accompanying the reciprocation of the hydraulic oil between is small.
[0011]
According to the third aspect of the present invention, a first passage connecting the main hydraulic chamber and the valve-side hydraulic chamber via the valve means, and opening to a bottom surface of the valve-side hydraulic chamber; A second passage that directly connects to the valve-side hydraulic chamber and opens to the bottom peripheral surface of the valve-side hydraulic chamber; and a branch from the valve means of the first passage and the valve-side hydraulic chamber via an orifice. And a drain passage for cooling.
[0012]
At the start of the lift of the intake / exhaust valve, hydraulic oil is supplied from the first passage to the valve side hydraulic chamber, and the displacement of the valve side plunger is started. Is supplied, the opening of the valve means may be instantaneous. Further, the second passage is closed by the valve-side plunger immediately before the intake / exhaust valve is seated, and thereafter, the hydraulic oil in the valve-side hydraulic chamber is discharged through the orifice and the drain passage. Done.
[0013]
According to the fourth aspect of the present invention, a check valve is provided between the main hydraulic chamber and the valve means in the first passage so as to allow only the flow of hydraulic oil from the main hydraulic chamber to the valve means side.
[0014]
When hydraulic oil is returned from the valve side hydraulic chamber to the main hydraulic chamber, the first passage is closed by the check valve, and the hydraulic oil is discharged to the drain passage only through the orifice. As a result, a damping action always occurs when the intake / exhaust valve is seated, which makes it easy to control the closing timing of the valve means.
[0015]
In the invention according to claim 5, a plurality of the intake valves or the exhaust valves are arranged in the same cylinder, and one cam-side plunger is arranged in the same cylinder, so that the main hydraulic chamber and each valve-side hydraulic chamber are separated from each other. The valve means is interposed in each of the connecting passages.
[0016]
By shifting the valve opening timing of each of the valve means, a lift difference can be generated between a plurality of intake and exhaust valves in the same cylinder. An intake swirl is generated during rotation, the gas flow is activated, and deterioration of combustion at the time of low lift control of the intake valve can be prevented.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
1 and 2 are cross-sectional views of a main part of an internal combustion engine showing a first embodiment of the present invention. Two intake valves 2 are slidably mounted on a cylinder head 1 and two Each is always urged in the closing direction by the valve spring 3. On the upper surface side of the cylinder head 1, a
[0019]
A
[0020]
That is, the cam-
[0021]
In this embodiment, the
[0022]
The
[0023]
Further, a
[0024]
Hydraulic oil is supplied to the main
[0025]
The
[0026]
The hydraulic
[0027]
A
[0028]
On the other hand, the
[0029]
The
[0030]
In this embodiment, one set of variable valve devices is installed on the intake valve side of each cylinder. The two
[0031]
Next, the operation of the above embodiment will be described. In this device, when the opening timing of the intake valve 2 is changed, the
[0032]
By the way, when the
[0033]
Thereafter, when the lift of the
[0034]
By the way, since the valve-side hydraulic chamber communicates with the main
[0035]
Further, even if the hydraulic oil slightly leaks from the
[0036]
As described above, according to the above-described embodiment, the lift of the intake valve 2 rises earlier than the conventional one, and even if the valve opening timing is delayed, the lift amount does not decrease at all. Therefore, pump loss of the engine is reduced, and fuel consumption is reduced. improves.
[0037]
Further, when the hydraulic oil reciprocates between the main
[0038]
4 and 5 show a second embodiment in which the opening timings of the left and right intake valves 2 can be changed separately.
[0039]
In this embodiment, a
[0040]
In this case, a lift difference can be generated between the left and
[0041]
FIG. 6 shows a third embodiment in which a
[0042]
In this embodiment, a
[0043]
That is, in the above-described embodiment of FIG. 1, the closing operation of the
[0044]
The two
[0045]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the variable valve apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, it is not necessary to introduce hydraulic oil into the back pressure chamber of the first accumulator, and the accumulator is separately provided for energy recovery. Since there is no need to provide this, not only the oil passage configuration is simplified, but also the low-pressure-side hydraulic release means can be simply composed of an accumulator, pilot valve, etc., so that the weight of the engine head is reduced and noise and vibration are generated. Can also be prevented.
[0046]
Further, when the valve means is opened, the hydraulic oil flows from the first accumulator into the valve side hydraulic chamber to start the lift of the intake / exhaust valve, so that the opening timing of the intake / exhaust valve can be arbitrarily changed. Further, even if the intake valve lifts quickly and the valve opening timing is delayed, the lift amount does not decrease at all, so that pump loss of the engine is reduced and fuel efficiency can be improved.
[0047]
Further, when the low-pressure side hydraulic pressure releasing means is provided as in claim 2, the hydraulic pressure releasing passage communicates with the accumulator chamber with a sufficiently large passage opening area when the piston of the second accumulator is displaced, and Since no check valve is provided in the passage, the energy loss accompanying the reciprocation of the hydraulic oil between the hydraulic chamber and the accumulator chamber can be reduced.
[0048]
According to the third aspect, the second passage is closed by the valve-side plunger immediately before the intake / exhaust valve is seated, and thereafter, the hydraulic oil in the valve-side hydraulic chamber is discharged through the orifice and the drain passage. Therefore, the seating of the intake and exhaust valves is performed gently.
[0049]
Further, when the check valve is provided as described above, the hydraulic oil is confined in the first passage immediately before the intake valve is seated and a damping action occurs, so that the valve closing timing control of the pilot valve is facilitated, The control circuit can be configured at low cost.
[0050]
In addition, according to the structure of the fifth aspect, by shifting the valve opening timing of the valve means, a lift difference can be generated between a plurality of intake and exhaust valves in the same cylinder. Therefore, when this variable valve device is applied to the intake valve side, the intake swirl can be strengthened when the engine is running at a low speed, the gas flow is activated, and the deterioration of combustion during low lift control of the intake valve can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a variable valve apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the variable valve operating device, and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is an enlarged view showing the pilot valve of FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment corresponding to FIG. 1;
FIG. 5 is a view showing a second embodiment corresponding to FIG. 2;
FIG. 6 is a view showing a third embodiment corresponding to FIG. 1;
FIG. 7 is a view showing a lift characteristic of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a lift characteristic of a conventional example.
[Explanation of symbols]
2. Intake valve
3. Valve spring
6… Plunger on valve side
8… Cam side plunger
10 ... Main hydraulic chamber
13 ... Pilot valve
22 ... First accumulator
30 second accumulator
31 ... Pilot valve
38 ... Hydraulic release passage
45 ... Pilot pressure passage
Claims (5)
カムシャフトにより駆動され、かつ主油圧室内の作動油を加圧するカム側プランジャと、
この加圧された油圧を弁側油圧室で受圧して上記吸気弁または排気弁をリフトさせる弁側プランジャと、
上記主油圧室内の油圧を吸気弁または排気弁のリフトの途中で低圧側へ解放させる低圧側油圧解放手段と、
上記主油圧室と接続され、かつそのクラッキング圧が上記吸気弁または排気弁の最大リフト時のバルブスプリングの付勢力を弁側プランジャの受圧面積で除した値よりも大きく設定されている第1のアキュムレータと、
上記主油圧室と弁側油圧室との間に介装したバルブ手段と、
を備えてなる内燃機関の可変動弁装置。An intake valve or an exhaust valve constantly urged in the closing direction by a valve spring,
A cam-side plunger driven by a camshaft and pressurizing hydraulic oil in a main hydraulic chamber;
A valve-side plunger that receives the pressurized hydraulic pressure in the valve-side hydraulic chamber and lifts the intake valve or the exhaust valve;
Low-pressure side hydraulic pressure release means for releasing the hydraulic pressure in the main hydraulic chamber to the low pressure side during the lift of the intake valve or the exhaust valve,
A first hydraulic pressure chamber connected to the main hydraulic chamber, the cracking pressure of which is set to be larger than a value obtained by dividing the urging force of the valve spring at the time of maximum lift of the intake valve or the exhaust valve by the pressure receiving area of the valve side plunger; An accumulator,
Valve means interposed between the main hydraulic chamber and the valve-side hydraulic chamber,
A variable valve train for an internal combustion engine comprising:
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